CN109587017A - 车载以太网系统及汽车 - Google Patents

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CN109587017A CN201811472170.4A CN201811472170A CN109587017A CN 109587017 A CN109587017 A CN 109587017A CN 201811472170 A CN201811472170 A CN 201811472170A CN 109587017 A CN109587017 A CN 109587017A
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Abstract

本申请提供了一种车载以太网系统及汽车，车载以太网系统包括信息处理单元、外部天线及车载终端。外部天线与信息处理单元电性连接，在接收到射频信号后发送至信息处理单元进行解调处理，并将处理后的信号通过以太网通信模块传输至车载终端，或将车载终端生成的信号以射频信号的方式进行发送，信息处理单元通过以太网通信模块发送至车载终端。现有的汽车总线通信方式内部走线复杂，为了合理布线，有的总线长度可能超过十米，而在采用车载以太网作为汽车内部的通信方式后，可直接采用单对非屏蔽双绞线作为通信网线，减少了线束长度，使汽车的重量和成本也得到相应的降低，同时也能减少信号传输过程中的衰减，提升射频组件的性能。

Description

车载以太网系统及汽车
技术领域
本申请涉及车载网络领域，具体而言，涉及一种车载以太网系统及汽车。
背景技术
汽车网络的开发和支持需要有效的测试和监测手段，使得整车网络达到透明，否则整个网络的应用不具备可实施性。
现有的车载总线系统使用的都是CAN、LIN混合网络，或是FlexRey、CAN、LIN、MOST混合网络，随着汽车功能的增加，导致汽车的电子系统成本大增，一方面是ECU数量和质量的增加，另一方面是汽车布线成本和难度的增加。若继续沿用现有的电子架构体系，在未来的无人驾驶时代，汽车的重量和成本将会大大增加。
发明内容
为了解决上述问题，本申请实施例提供一种车载以太网系统及汽车。
第一方面，本申请实施例提供一种车载以太网系统，所述车载以太网系统包括信息处理单元、外部天线及车载终端；
所述信息处理单元包括以太网通信模块；
所述外部天线与所述信息处理单元电性连接，用于在接收到射频信号后发送至信息处理单元进行解调处理，并将处理后的信号通过以太网通信模块传输至车载终端，或将所述车载终端生成的信号以射频信号的方式进行发送；
所述外部天线设置于汽车的顶部且位于所述汽车的外部，所述信息处理单元设置在汽车的顶部且位于所述汽车的内部。
可选地，在本实施例中，所述外部天线包括收音机天线、GNSS天线、4G天线；
所述信息处理单元包括中央处理器CPU、WIFI模组、蓝牙模组、收音机解调模组、GNSS解调模组、4G解调模组、蓝牙天线和WIFI天线；
所述以太网通信模块与所述CPU电性连接，用于在所述车载终端及所述信息处理单元之间进行数据传输；
所述收音机解调模组与所述收音机天线电性连接，所述GNSS解调模组与所述GNSS天线电性连接，所述4G解调模组与所述4G天线电性连接；
所述WIFI模组、蓝牙模组、收音机解调模组、GNSS解调模组、4G解调模组均与所述CPU电性连接；
所述WIFI模组与所述WIFI天线电性连接，所述蓝牙模组与所述蓝牙天线电性连接；
各个模组接收到各自对应的射频信号后进行解调处理，并将解调后的信号发送至CPU，所述CPU对解调后的信号进行处理并通过以太网通信模块发送至车载终端。
可选地，在本实施例中，所述信息处理单元还包括微控制单元MCU、CAN通信模块、胎压解调模组及胎压天线；
所述胎压天线与所述胎压解调模组电性连接，且所述胎压解调模组与所述MCU电性连接，所述MCU与所述CAN通信模块电性连接；
所述胎压天线用于接收包含轮胎内部空气压强的射频信号并发送至胎压解调模组，所述胎压解调模组将解调后的信号发送至所述MCU，所述MCU通过CAN通信模块发送至所述车载终端。
可选地，在本实施例中，所述信息处理单元还包括遥控解调模组及遥控天线，所述遥控天线与所述遥控解调模组电性连接，且所述遥控解调模组与所述MCU电性连接；
所述遥控天线在接收到遥控信号后发送至遥控解调模组，所述遥控解调模组将解调后的信号发送至所述MCU，所述MCU通过CAN通信模块发送至所述车载终端。
可选地，在本实施例中，所述信息处理单元还包括车联网解调模组，所述外部天线还包括LTE-V天线；
所述LTE-V天线与所述车联网解调模组电性连接，所述车联网解调模组与所述CPU电性连接，所述LTE-V接收到射频信号后发送至车联网解调模组进行解调处理并将处理后的结果发送至信息处理单元，所述信息处理单元将处理后的信号通过以太网通信模块发送至车载终端，或通过CAN通信模块传递到车身。
可选地，在本实施例中，所述收音机解调模组、GNSS解调模组及4G解调模组与所述收音机天线、GNSS天线、4G天线通过射频同轴电缆进行信号传输。
可选的，在本实施例中，所述车载终端与所述以太网通信模块通过单对非屏蔽双绞线连接。
可选的，在本实施例中，所述车载终端与所述CAN通信模块通过CAN总线连接。
可选的，在本实施例中，所述单对非屏蔽双绞线用于实现数据传输，以及与汽车的供电系统连接为所述车载以太网系统供电。
第二方面，本申请实施例还提供一种汽车，所述汽车包括汽车本体及上述第一方面提到的车载以太网系统。
相对于现有技术，本申请实施例具有以下有益效果：
本申请提供了一种车载以太网系统及汽车，车载以太网系统包括信息处理单元、外部天线及车载终端。外部天线与信息处理单元电性连接，在接收到射频信号后发送至信息处理单元进行解调处理，并将处理后的信号通过以太网通信模块传输至车载终端，或将车载终端生成的信号以射频信号的方式进行发送，信息处理单元通过以太网通信模块发送至车载终端。现有的汽车总线通信方式内部走线复杂，为了合理布线，有的总线长度可能超过十米，而在采用车载以太网作为汽车内部的通信方式后，可直接采用单对非屏蔽双绞线作为通信网线，减少了线束长度，使汽车的重量和成本也得到相应的降低，同时也能减少信号传输过程中的衰减，提升射频组件的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的车载以太网系统的结构示意图之一；
图2为本申请实施例提供的车载以太网系统的结构示意图之二；
图3为本申请实施例提供的车载以太网系统中的各个模块的传输方式示意图；
图4为本申请实施例提供的用于传输信息的消息结构的示意图；
图5为本申请实施例提供的蓝牙模块的实现方法流程图。
图标：10-车载以太网系统；100-信息处理单元；101-外部天线；102-车载终端；1001-以太网通信模块；1002-CPU；1003-WIFI模组；1004-蓝牙模组；1005-收音机解调模组；1006-GNSS解调模组；1007-4G解调模组；1008-蓝牙天线；1009-WIFI天线；1010-MCU；1011-CAN通信模块；1012-胎压解调模组；1013-胎压天线；1014-收音机天线；1015-GNSS天线；1016-4G天线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的车载以太网系统10的结构示意图之一，所述车载以太网系统10包括信息处理单元100、外部天线101及车载终端102。
所述信息处理单元100包括以太网通信模块1001，且所述信息处理单元100包括多个解调模组，用于解调接收到的信号。
所述外部天线101与所述信息处理单元100电性连接，用于在接收到射频信号后发送至信息处理单元100进行解调处理，并将处理后的信号通过以太网通信模块1001传输至车载终端102，或将所述车载终端102生成的信号以射频信号的方式进行发送。
所述外部天线101设置于汽车的顶部且位于所述汽车的外部，所述信息处理单元100设置在汽车的顶部且位于所述汽车的内部。
请参照图2，图2为本申请实施例提供的车载以太网系统10的结构示意图之二，在本实施例中，所述外部天线101包括收音机天线1014、GNSS天线1015、4G天线1016，所述外部天线101包括的各个不同的天线用于接收各自的射频信号，并将射频信号发送至信息处理单元100进行解调处理。
所述信息处理单元100包括中央处理器CPU1002、WIFI模组1003、蓝牙模组1004、收音机解调模组1005、GNSS解调模组1006、4G解调模组1007、蓝牙天线1008和WIFI天线1009；其中，所述收音机解调模组1005与所述收音机天线1014电性连接，所述GNSS解调模组1006与所述GNSS天线1015电性连接，所述4G解调模组1007与所述4G天线1016电性连接。
所述WIFI模组1003、蓝牙模组1004、收音机解调模组1005、GNSS解调模组1006、4G解调模组1007均与所述CPU1002电性连接。
所述收音机解调模组1005、GNSS解调模组1006、4G解调模组1007分别用于解调收音机天线1014、GNSS天线1015、4G天线1016发送的射频信号，并将解调后的信号发送至CPU1002进行处理。
所述以太网通信模块1001与所述CPU1002电性连接，用于在所述车载终端102及所述信息处理单元100之间进行数据传输。所述CPU1002将处理后的信号通过所述以太网通信模块1001发送至车载终端102。
所述WIFI模组1003与所述WIFI天线1009电性连接，所述蓝牙模组1004与所述蓝牙天线1008电性连接。所述WIFI模组1003、蓝牙模组1004在接收到WIFI天线1009、蓝牙天线1008发送的信号后，将所述信号发送至CPU1002进行处理，并将处理后的结果通过以太网通信模块1001发送至所述车载终端102。
请参照图3，图3为本申请实施例提供的车载以太网系统10中的各个模块的传输方式示意图。在本实施例中，所述车载以太网系统10中的各个模块之间的信息传输使用C++语言实现，通过Socket接收来自车载终端102的数据，根据数据内容调用不同的模块，实现相应的功能。其中，网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个Socket。所述蓝牙模块、WIFI模块、4G模块、收音机模块均采用以太网的传输控制(Transmission Control Protocol，简称TCP)协议进行通讯，所述GNSS模块通过以太网的用户数据报(User Datagram Protocol，简称UDP)协议进行通讯。
在本实施例中，在启动汽车后，所述车载终端102内的操作系统会运行一段BootLoader程序，所述程序引导车载以太网系统10中的蓝牙模块、WIFI模块、4G模块、收音机模块及GNSS模块的模块驱动进行加载，加载完成后设置所述车载以太网中各个天线的IP地址，并启动各个模块的服务程序，以便进行数据传输。
请参照图4，图4为本申请实施例提供的用于传输信息的消息结构的示意图，在本实施例中，所述消息结构包括开始标志字符串、消息头MessageHeader和消息体MessageBody，其中，所述开始标志字符串为0xaa55，所述消息头包括2字节的消息体的长度说明BodyLength以及1字节的Module说明，Module字段中的不同的值代表不同的模块，在信息传输时，根据Module中的值选择调用不同的功能接口。其中，具体对应关系参照表1。
Module值 对应模块
0x1 GNSS
0x2 蓝牙
0x3 收音机
0x4 WIFI
0x5 4G
表1
在本实施例中，所述消息体由JavaScript对象表示法JSON(JavaScript ObjectNotation,简称JSON)数据构成。所述JSON数据是存储和交换文本信息的语法。
请参照图5，图5为本申请实施例提供的蓝牙模块的实现方法流程图，在本实施例中，所述蓝牙模块能够通过蓝牙供应商提供的api接口控制蓝牙模组1004，实现蓝牙连接、蓝牙电话等功能，同时还能通过网络通讯接收并处理来自车载终端102的控制命令。
所述蓝牙模块的网络通讯采用TCP协议，蓝牙模块启动后建立TCP服务端，判断是否有车载终端102的连接请求，当连接成功后，监听车载终端102的数据请求，若接收到请求后对请求进行解析，并根据解析后的数据分发给相应的函数进行处理，处理完成后通过调用api接口完成对蓝牙模组1004的操作，并将操作结果发送至车载终端102。
值得说明的是，在本实施例中，所述WIFI模块的网络通讯也采用TCP协议，且所述WIFI模块的实现方法与所述蓝牙模块的实现方法相同，在此不作赘述。
在本实施例中，所述GNSS模块采用UDP协议进行数据传输。
请继续参照图2，在本实施例中，所述信息处理单元100还包括微控制单元MCU1010、CAN通信模块1011、胎压解调模组1012及胎压天线1013。
所述胎压天线1013与所述胎压解调模组1012电性连接，且所述胎压解调模组1012与所述MCU1010电性连接，所述MCU1010与所述CAN通信模块1011电性连接。所述胎压天线1013用于接收包含轮胎内部空气压强的射频信号并发送至胎压解调模组1012，所述胎压解调模组1012将解调后的信号发送至所述MCU1010，所述MCU1010通过CAN通信模块1011发送至所述车载终端102。
在本实施例中，胎压传感器设置在汽车的轮胎内部，用于监测汽车轮胎内部的空气压强，并将压强信息通过胎压天线1013发送至胎压解调模组1012，所述胎压解调模组1012对信息进行解调，并将解调后的信息发送至MCU1010，所述MCU1010对压强信息进行处理，判断轮胎内气压是否正常，并将气压值通过CAN总线传输至车载终端102进行显示，若轮胎内气压低于正常值时，将报警信号通过CAN总线传输至车载终端102，以便通知用户及时维修。
可选的，在本实施例中，所述信息处理单元100还包括遥控解调模组及遥控天线，所述遥控天线与所述遥控解调模组电性连接，且所述遥控解调模组与所述MCU1010电性连接。
所述遥控天线在接收到遥控信号后发送至遥控解调模组，所述遥控解调模组将解调后的信号发送至所述MCU1010，所述MCU1010通过CAN通信模块1011发送至所述车载终端102。
可选的，在本实施例中，所述信息处理单元100还包括车联网解调模组，所述外部天线101还包括LTE-V天线。
所述LTE-V天线与所述车联网解调模组电性连接，所述车联网解调模组与所述CPU1002电性连接，所述LTE-V接收到射频信号后发送至车联网解调模组进行解调处理并将处理后的结果发送至信息处理单元100，所述信息处理单元100将处理后的信号通过以太网通信模块1001发送至车载终端102，或通过CAN通信模块1011传递到车身。
在本实施例中，所述收音机天线1014、GNSS天线1015、4G天线1016将接收到的信号通过射频同轴电缆传输至所述收音机解调模组1005、GNSS解调模组1006及4G解调模组1007进行解调处理。
在本实施例中，所述车载终端102与所述以太网通信模块1001通过单对非屏蔽双绞线连接。所述非屏蔽双绞线重量轻，直径小，占用空间小，采用非屏蔽双绞线实现以太网通信，能够极大程度上减轻汽车的布线难度，降低线束的重量和成本，同时，非屏蔽双绞线由于其易于弯曲的特性，使得安装过程更加容易。
在本实施例中，所述单对非屏蔽双绞线除了用于实现数据传输，还用于与汽车的供电系统连接为所述车载以太网系统10供电，保证车载以太网系统10的正常运行。
在本实施例中，所述MCU1010与所述车载终端102通过CAN通信模块1011进行信息传输，所述车载终端102与所述CAN通信模块1011之间则通过CAN总线连接。
本申请实施例还提供了一种汽车，所述汽车包括汽车本体及上述提到的车载以太网系统10。车载以太网系统10采用单对非屏蔽双绞线进行信号传输，不仅能提供更高的宽带性能，同时还能减轻汽车线束系统的重量和成本。
综上所述，本申请提供了一种车载以太网系统及汽车，车载以太网系统包括信息处理单元、外部天线及车载终端。外部天线与信息处理单元电性连接，在接收到射频信号后发送至信息处理单元进行解调处理，并将处理后的信号通过以太网通信模块传输至车载终端，或将车载终端生成的信号以射频信号的方式进行发送，信息处理单元通过以太网通信模块发送至车载终端。现有的汽车总线通信方式内部走线复杂，为了合理布线，有的总线长度可能超过十米，而在采用车载以太网作为汽车内部的通信方式后，可直接采用单对非屏蔽双绞线作为通信网线，减少了线束长度，使汽车的重量和成本也得到相应的降低，同时也能减少信号传输过程中的衰减，提升射频组件的性能。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载以太网系统，其特征在于，所述车载以太网系统包括信息处理单元、外部天线及车载终端；
所述信息处理单元包括以太网通信模块；
所述外部天线与所述信息处理单元电性连接，用于在接收到射频信号后发送至信息处理单元进行解调处理，并将处理后的信号通过以太网通信模块传输至车载终端，或将所述车载终端生成的信号以射频信号的方式进行发送；
所述外部天线设置于汽车的顶部且位于所述汽车的外部，所述信息处理单元设置在汽车的顶部且位于所述汽车的内部。
2.根据权利要求1所述的车载以太网系统，其特征在于，所述外部天线包括收音机天线、GNSS天线、4G天线；
所述信息处理单元包括中央处理器CPU、WIFI模组、蓝牙模组、收音机解调模组、GNSS解调模组、4G解调模组、蓝牙天线和WIFI天线；
所述以太网通信模块与所述CPU电性连接，用于在所述车载终端及所述信息处理单元之间进行数据传输；
所述收音机解调模组与所述收音机天线电性连接，所述GNSS解调模组与所述GNSS天线电性连接，所述4G解调模组与所述4G天线电性连接；
所述WIFI模组、蓝牙模组、收音机解调模组、GNSS解调模组、4G解调模组均与所述CPU电性连接；
所述WIFI模组与所述WIFI天线电性连接，所述蓝牙模组与所述蓝牙天线电性连接；
各个模组接收到各自对应的射频信号后进行解调处理，并将解调后的信号发送至CPU，所述CPU对解调后的信号进行处理并通过以太网通信模块发送至车载终端。
3.根据权利要求2所述的车载以太网系统，其特征在于，所述信息处理单元还包括微控制单元MCU、CAN通信模块、胎压解调模组及胎压天线；
所述胎压天线与所述胎压解调模组电性连接，且所述胎压解调模组与所述MCU电性连接，所述MCU与所述CAN通信模块电性连接；
所述胎压天线用于接收包含轮胎内部空气压强的射频信号并发送至胎压解调模组，所述胎压解调模组将解调后的信号发送至所述MCU，所述MCU通过CAN通信模块发送至所述车载终端。
4.根据权利要求3所述的车载以太网系统，其特征在于：所述信息处理单元还包括遥控解调模组及遥控天线，所述遥控天线与所述遥控解调模组电性连接，且所述遥控解调模组与所述MCU电性连接；
所述遥控天线在接收到遥控信号后发送至遥控解调模组，所述遥控解调模组将解调后的信号发送至所述MCU，所述MCU通过CAN通信模块发送至所述车载终端。
5.根据权利要求4所述的车载以太网系统，其特征在于，所述信息处理单元还包括车联网解调模组，所述外部天线还包括LTE-V天线；
所述LTE-V天线与所述车联网解调模组电性连接，所述车联网解调模组与所述CPU电性连接，所述LTE-V接收到射频信号后发送至车联网解调模组进行解调处理并将处理后的结果发送至信息处理单元，所述信息处理单元将处理后的信号通过以太网通信模块发送至车载终端，或通过CAN通信模块传递到车身。
6.根据权利要求5所述的车载以太网系统，其特征在于，所述收音机解调模组、GNSS解调模组及4G解调模组与所述收音机天线、GNSS天线、4G天线通过射频同轴电缆进行信号传输。
7.根据权利要求6所述的车载以太网系统，其特征在于，所述车载终端与所述以太网通信模块通过单对非屏蔽双绞线连接。
8.根据权利要求7所述的车载以太网系统，其特征在于，所述车载终端与所述CAN通信模块通过CAN总线连接。
9.根据权利要求8所述的车载以太网系统，其特征在于，所述单对非屏蔽双绞线用于实现数据传输，以及与汽车的供电系统连接为所述车载以太网系统供电。
10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括汽车本体及权利要求1-9任意一项所述的车载以太网系统。
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